CN101206891B - 光学信息记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由包含有机金属化合物的具有光致反应性的树脂制成的光学信息记录介质，所述光学信息记录介质具有记录层，在该记录层上，向所述介质照射预定的初始化光时产生光致反应，然后所述树脂被硬化，在此之后，在记录信息时，当预定的记录光会聚到所述介质上，所述介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述有机金属化合物变质时，形成记录标记，而在再现信息时，基于根据照射的预定的读取光的返回光，再现所述信息。

Description

光学信息记录介质
对相关申请的交叉引用
本发明包含涉及2006年12月20日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-343591的主题，该申请的全部内容被并入到本文中作为参考。
技术领域
本发明涉及光学信息记录介质，希望将本发明应用于例如使用光束在其上记录/再现信息的光学信息记录介质。
背景技术
作为光学信息记录设备，光盘被广泛地使用，总的来说，使用压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、蓝光盘(注册商标，此后称为BD)等等。
另一方面，对应于光盘的光盘设备被如此配置，以便将各种类型的信息、或诸如音乐内容和视频内容之类的各种内容、用于计算机的各种数据记录到光盘中。尤其是近年来，由于视频数据变得高度详细并且音乐数据的质量变高所以信息量增大，并且要记录在单一光盘中的内容的数量需要增大，因此光盘需要具有进一步增大的容量。
从而，作为使光盘具有大容量的技术，有人建议了这样的技术：通过使两种类型的光束彼此干涉以在记录介质中形成微小的全息图，来记录信息(例如，请参阅日本专利申请公开出版物No.2006-78834[图1])。
发明内容
然而，由于如此配置的使用光盘的光盘设备必需执行高级别的控制，所述控制同时使两种光束的焦点在旋转并摆动的光盘的要记录信息的点上彼此一致，因此该配置变得复杂化，这产生了使得难以稳定地记录和再现信息的问题。
鉴于上述情况，本发明提供了一种光学信息记录介质，其配置简单，并可以稳定地记录和再现信息。
为了实现上述目的，本发明的由具有光致反应性的树脂制成的光学信息记录介质具有记录层，在该记录层上，在照射预定的初始化光并且树脂通过光致反应被硬化之后，在记录信息时，当预定的记录光会聚到该介质上，并且记录光的焦点附近的温度升高且其有机金属化合物变质时，形成记录标记，而在再现信息时，基于根据照射的预定的读取光的返回光，再现该信息。
通过均匀地照射初始化光，由于光致反应性的特性，所以包含有机金属化合物的树脂均匀地反应，因此当记录光会聚时，光学信息记录介质可以形成变质的记录标记，并且当利用读取光照射记录标记时，可以对应于是否存在记录标记而显著地改变返回光，这可以获得高质量的再现信号。
此外，本发明的由具有光致反应性并包含无机金属化合物的树脂制成的光学信息记录介质具有记录层，在该记录层上，在照射预定的初始化光并且树脂通过光致反应被硬化之后，在记录信息时，当预定的记录光会聚到该介质上，并且记录光的焦点附近的温度升高且其无机金属化合物变质时，形成记录标记，而在再现信息时，基于根据照射的预定的读取光的返回光，再现该信息。
通过均匀地照射初始化光，由于光致反应性的特性，所以包含无机金属化合物的树脂均匀地反应，因此当记录光会聚时，光学信息记录介质可以形成变质的记录标记，并且当利用读取光照射记录标记时，可以对应于是否存在记录标记而显著地改变返回光，这可以获得高质量的再现信号。
根据本发明，通过均匀地照射初始化光，由于光致反应性的特性，所以包含有机金属化合物的树脂均匀地反应，因此当记录光会聚时，光学信息记录介质可以形成变质的记录标记，并且当利用读取光照射记录标记时，可以对应于是否存在记录标记而显著地改变返回光，这可以获得高质量的再现信号。从而，能够实现一种光学信息记录介质，该介质配置简单，并能够稳定地记录和再现信息。
此外，根据本发明，通过均匀地照射初始化光，由于光致反应性的特性，所以包含无机金属化合物的树脂均匀地反应，因此当记录光会聚时，光学信息记录介质可以形成变质的记录标记，并且当利用读取光照射记录标记时，可以对应于是否存在记录标记而显著地改变返回光，这可以获得高质量的再现信号。从而，能够实现一种光学信息记录介质，该介质配置简单，并能够稳定地记录和再现信息。
通过结合附图阅读以下的详细描述，本发明的特征、原理和实用性将变得更加显而易见，在附图中，相同的部件通过相同的附图标记来表示。
附图说明
在附图中：
图1是表示根据本发明第一实施例的光学信息记录和再现设备的配置的示意视图；
图2A和2B是表示根据本发明第一实施例的光学信息记录介质的配置的示意视图；
图3A到3C是说明根据本发明第一实施例的初始化光学信息记录介质以及记录和再现信息的处理的示意视图；
图4是表示在会聚记录光束时光学信息记录介质中的温度分布的示意视图；
图5A到5C是表示根据本发明第一实施例的接收返回光束的状态的示意视图；
图6A和6B是表示返回光束的信号强度分布的示意视图；
图7A到7C是表示各个层中的返回光束的信号强度分布(1)的示意视图；
图8A和8B是表示各个层中的返回光束的信号强度分布(2)的示意视图；
图9是表示根据本发明第二实施例的光学信息记录和再现设备的配置的示意视图；
图10A到10C是表示根据本发明第二实施例的光学信息记录介质的配置的示意视图；
图11是表示初始化设备的配置的示意视图；
图12A和12B是说明根据本发明第二实施例的记录和再现信息的示意视图；
图13A和13B是表示根据本发明第二实施例的接收返回光束的状态的示意视图；
图14A和14B是表示根据本发明第二实施例的各个层中的返回光束的信号强度分布(1)的示意视图；
图15A和15B是表示根据本发明第二实施例的各个层中的返回光束的信号强度分布(2)的示意视图；
图16是表示根据本发明第三实施例的光学信息记录和再现设备的配置的示意视图；
图17A和17B是表示根据本发明第三实施例的光学信息记录介质的配置的示意视图；
图18A和18B是说明根据本发明第三实施例的记录和再现信息的示意视图；
图19A和19B是表示根据本发明第三实施例的接收返回光束的状态的示意视图；
图20A和20B是用于进行比较的表示从光学信息记录介质接收返回光束的状态的示意视图；以及
图21A和21B是表示根据本发明第四实施例的接收返回光束的状态的示意视图。
具体实施方式
下面将通过参考附图描述本发明的实施例。
(1)第一实施例
(1-1)光学信息记录和再现设备的配置
如图1所示，作为整体，根据第一实施例的光学信息记录和再现设备1被配置为以便通过向光学信息记录介质100照射光来记录信息和再现如此记录的信息。
光学信息记录和再现设备1完全由通过中央处理单元(CPU)配置的控制单元2进行控制，从只读存储器(ROM)(未示出)中读出诸如基本程序、信息记录程序、信息再现程序之类的各种程序，并在随机存取存储器(RAM)(未示出)中展开这些程序，以执行诸如信息记录处理和信息再现处理之类的各种处理。
控制单元2对初始化光源3进行控制，以使初始化光源3照射例如波长为532nm的初始化光L1，并将初始化光L1输出到具有固定在台4上的板的形式的光学信息记录介质100。
使用诸如固体激光器和半导体激光器之类的可以照射高功率光的光源作为初始化光源3。
此外，初始化光源3具有驱动单元(未示出)，并在控制单元2的控制下，自由地在“x”方向(图1中向右方向)和“y”方向(图1中向前方向)移位，以从适当的位置均匀地向光学信息记录介质100照射初始化光L1。
另一方面，控制单元2控制光学拾取器5以使光学拾取器5向光学信息记录介质100照射光，并接收从光学信息记录介质100返回的光。
在控制单元2的控制下，光学拾取器5使由激光二极管配置的记录和再现光源10照射例如波长为532nm的光束L2，并使准直透镜11将光束L2从发散光转换为平行光，以使所产生的光进入分束器12。
在控制单元2的控制下，记录和再现光源10对光束L2的光量进行调节。
分束器12使用反射/透射表面12S使光束L2的一部分透射通过，以使所产生的光进入物镜13。物镜13使光束L2会聚，以使光束L2聚焦在光学信息记录介质100中。
此外，当返回光束L3从光学信息记录介质100返回时，物镜13将返回光束L3转换为平行光，以使所产生的光进入分束器12。此时，分束器12使用反射/透射表面12S反射返回光束L3的一部分，以使所产生的光进入会聚透镜14。
会聚透镜14会聚返回光束13，以使返回光束L3聚焦在光接收元件15的光接收表面上。从而，光接收元件15检测返回光束L3的光量，并且根据该光量生成检测信号，以将如此生成的检测信号发送到控制单元2。以这种方式，基于检测信号，控制单元2可以识别返回光束L3的检测状态。
光学拾取器5具有驱动单元(未示出)，并在控制单元2的控制下，在三个轴方向即“x”方向、“y”方向、以及“z”方向上自由地移位。实际上，控制单元2控制光学拾取器5的位置，以将光束L2的焦点设定到所需的位置。
以这种方式，光学信息记录和再现设备1向光学信息记录介质100照射初始化光L1，并将光束L2会聚到光学信息记录介质100中的任意位置，并检测从光学信息记录介质100返回的返回光束L3。
(1-2)光学信息记录介质的配置
如图2A和2B所示，光学信息记录介质100包括记录层101，该记录层形成为平板，并向该记录层记录信息；以及基板102和103，它们分别形成为平板，并夹着该记录层101。
记录层101由光致聚合型的光致聚合物制成，其中，均匀地散布了单体。当向记录层101照射光时，在照射了光的部分，单体被聚合(即，光致聚合)为聚合物，从而折射率改变。此外，当向记录层101照射光并在其中产生光致交联时，在聚合物之间执行“交联”以提高分子量，其折射率可以进一步改变。
配置记录层101的光致聚合型的光致聚合物可以被用作全息图介质，该介质记录当使两种光彼此干涉时产生的干涉图案作为全息图。在此情况下，在光致聚合型的光致聚合物中，通过改变干涉图案中光强度大的部分的折射率和反射系数，所述干涉图案可以被记录为信息。
事实上，配置记录层101的一部分或很大部分的具有光致聚合型、光致交联型、或这两种类型的特性的树脂(下面称为光致反应树脂)例如由自由基致聚合化合物和光致聚合引发剂、或阳离子致聚合化合物和阳离子生成型光致聚合引发剂形成。此外，在光致反应树脂和光致聚合引发剂中，特别是在光致聚合引发剂中，当适当地选择其材料时，可以将容易产生光致聚合的波长调节到所需的波长。
基板102和103两者都由玻璃板形成，该玻璃板可以使上述的光束L2和返回光束L3充分地透射通过。基板102和103中的每一个分别具有方形板或矩形板的形式，其在“x”方向的长度“dx”和在“y”方向的长度“dy”分别被大致设定为30到80mm，并且在“z”方向的厚度“t2”或“t3”大致设定为1mm。
记录层101的材料特性比较软，它被基板102和103夹着，并且类似于基板102和103，记录层101也具有薄的方形板或薄的矩形板的形式，其在“x”方向的长度“dx”和在“y”方向的长度“dy”分别被大致设定为30到80mm，并且在“z”方向的厚度“t1”大致设定为0.3到1mm。
其中由光致聚合型的光致聚合物制成的记录层101被透明基板102和103夹着的光学信息记录介质100被作为整体形成为薄板。
(1-3)信息的记录和再现
接下来，将说明通过使用光学信息记录和再现设备1向光学信息记录介质100记录信息的方式，以及从光学信息记录介质100再现信息的方式。
事实上，光学信息记录和再现设备1执行三阶段的处理，即初始化光学信息记录介质100(图3A)、向光学信息记录介质100记录信息(图3B)、以及从光学信息记录介质100再现信息(图3C)。
(1-3-1)初始化光学信息记录介质
作为用于向光学信息记录介质100记录信息的预处理，光学信息记录和再现设备1初始化光学信息记录介质100的全部或一部分。在此情况下，如图3A所示，光学信息记录和再现设备1从初始化光源3向光学信息记录介质100的一面照射初始化光L1，以初始化记录层101(预固化处理)。
此时，在整个记录层101中，由于在照射了初始化光L1的部分发生光致聚合反应、光致交联反应、或这两种反应(下面笼统地称为“光致反应”)，单体被聚合为聚合物，与照射初始化光之前的状态相比，这改变了折射率。
在此情况下，由于在整个记录层101中的照射了初始化光L1的部分均匀地发生光致反应，因此，折射率也变得均匀。即，在光学信息记录介质100中，当在照射光时使返回光的光量对应于代码“0”或“1”时，由于在此阶段中光学信息记录介质100的任何部分都均匀地变为代码“0”(或代码“1”)，因此，根本没有记录信息。从而，光学信息记录和再现设备1也预格式化了光学信息记录介质100。
另一方面，代替使用初始化光源3同时向光学信息记录介质100的整个区域照射初始化光L1，可以使用向比较小的区域照射初始化光L1的小型初始化光源来仅初始化光学信息记录介质100的一部分，或者，也可以通过相对于光学信息记录介质100任意地移动小型初始化光源来使用该小型初始化光源初始化整个记录层101。
在光学信息记录和再现设备1中，可以考虑初始化光L1由透镜等等会聚，以便照射到记录层101上。另一方面，为了进行均匀的初始化，希望具有平行光的形式的初始化光L1直接照射到记录层101。另外，对于初始化光源3，可以使用能够辐射充足的光功率的光源，诸如高压水银灯、高压金属卤化物灯、固态激光器、或半导体激光器。
(1-3-2)记录信息
当向光学信息记录介质100记录信息时，如图3B所示，光学信息记录和再现设备1将用于记录的光束L2(下面称为“记录光束L2c”)会聚到记录层101的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备1控制图1所示的光学拾取器5在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置，并使图3B所示的记录光束L2c聚焦于记录层101中的作为目标的位置(下面称为“目标位置”)上。
此时，在记录层101中的目标位置，由于记录光束L2c被会聚，所以温度局部地上升，并且光致聚合物变质。
当执行对完成了通过初始化进行的光致聚合的光学信息记录介质100中的温度变化的仿真时，获得图4所示的温度分布特性。
在此仿真中，假设光致聚合物的热传导率被设定为0.20W/mK，热扩散率被设定为7.4×10-8m2/秒，在波长为532nm时吸收系数被设定为2×10-4，并且物镜13的数值孔径(NA)被设定为0.5，记录光束L2c的波长被设定为532nm，光功率被设定为500mW，计算出了当在25℃的室温下照射记录光束L2c达1μsec时目标位置被设定为中心的情况下相对于“z”方向的温度分布。
从图4可以看出，在光学信息记录介质100中，当照射记录光束L2c时，在以目标位置作为中心的大约4μm的局部范围内，温度达到超过大约180℃的高温。因为假设配置记录层101的光致聚合物的玻璃化转变点被设定为大约100℃到120℃，所以目标位置附近的温度当然超过玻璃化转变点，并认为发生了状态变化。在此情况下，除温度上升之外，还可以考虑状态变化可归因子作为光而照射的记录光束L2c的可能性。
此外，在记录层101包含有机金属化合物或无机金属化合物的情况下，在光学信息记录介质100中，考虑到主要通过在使光会聚时的发热，焦点附近的有机金属化合物或无机金属化合物发生热变化，因此，析出或凝集诸如氟化物或氧化物之类的金属化合物，或纯金属。
作为替换方案，在光学信息记录介质100中，考虑到通过初始化光L1或记录光束L2c从有机金属化合物或无机金属化合物以光化学方式改变而成的金属化合物或纯金属通过在使光会聚时发热引起的温度升高而发生析出或凝集。
在这两种情况下，析出了光学信息记录介质100的金属化合物或纯金属的部分与周围相比具有很高的反射系数。
结果，如图3B所示，在目标位置周围形成了当光致聚合物变质时产生的记录标记RM。请注意，难以在视觉上确认此记录标记RM。
事实上，如此进行设置：当二进制化信息是“1”时，光学信息记录和再现设备1对记录标记RM进行记录，而当二进制化信息是“0”时不对记录标记RM进行记录，这样使得能够向光学信息记录介质100记录信息。
(1-3-3)再现信息
当从光学信息记录介质100中读出信息时，如图3C所示，光学信息记录和再现设备1将用于读出的光束L2(下面称为“读取光束L2d”)会聚到记录层101的内部。在此情况下，类似于记录信息的情况，光学信息记录和再现设备1控制图1所示的光学拾取器5在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置，并使图3B所示的读取光束L2d聚焦于记录层101中的目标位置上。
当返回光束(下面也称为“再现光束”)L3从光学信息记录介质100返回时，光学信息记录和再现设备1通过物镜13、分束器12等等使用光接收元件15检测返回光束L3。
在记录标记RM没有记录在光学信息记录介质100的目标位置上的情况下，即，在目标位置保持在初始化状态的情况下，如图5A所示，光接收元件15检测到非常弱的返回光束L3。在图5A到5C中，返回光束L3较强的部分用白色表示，而光束弱的部分用黑色表示。
另一方面，在记录标记RM被记录在光学信息记录介质100的目标位置上的情况下，如图5B所示，光接收元件15可以检测到非常强的返回光束L3。
图5B示出了接收光的结果，该结果是这样获得的：在初始化光学信息记录介质100时，初始化光L1的波长被设定为532nm，光功率密度被设定为200mW/cm2，而初始化时间段被设定为30分钟，将记录和再现信息时所使用的光束L2的波长类似地设定为532nm，将物镜13的NA设定为0.5，将记录光束L2c的光功率设定为450mW，将记录时间段设定为1秒，并将读取光束L2d的光功率设定为50μW。
注意，与当在光学信息记录介质100中形成一般μ(微)全息图时可以检测到的再现光相比，由光接收元件15检测到的来自记录标记RM的返回光束L3具有高亮度。
以这种方式，可以确认，通过初始化光学信息记录介质100并执行对于目标位置记录信息的处理，光学信息记录和再现设备1可以通过提高目标位置处的反射系数来记录信息，并通过执行对于目标位置再现信息的处理，光学信息记录和再现设备1可以再现如此记录的信息。
在此情况下，可以考虑，在光学信息记录介质100中，由于配置记录层101的光致聚合物的向其会聚了记录光束L2c并且其温度局部地上升的部分(即，目标位置周围)变质，并且折射率发生变化，因此，提高了反射系数(即，形成了记录标记RM)。
当测量在记录标记RM反射了读取光束L2d时产生的返回光束L3的光强度的分布时，在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向上，获得了图6A和6B所示的结果。特性曲线“Sx”、“Sy”和“Sz”示出了当把目标位置设定为中心的情况下在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向移动读取光束L2d的焦点时由光接收元件15所获得的信号强度(或光强度)的分布。
在此情况下，在使用图5A的情况中所使用的激光束来初始化记录层101的厚度“t1”被设定为0.3mm的光学信息记录介质100之后，把在“z”方向上与记录层101和基板102的边界相距0.1mm的位置作为目标位置，在物镜13的NA被设定为0.4，记录光束L2c的波长设定为532nm，光功率设定为90mW，并且记录时间段设定为3秒的情况下，光学信息记录和再现设备1对记录标记RM进行记录。此外，光学信息记录和再现设备1将读取光束L2d的波长设定为532nm，而将光功率设定为7μW。
总体上，从图6A和6B所示的分布特性可以看出，记录标记RM大致形成为椭圆形状，在“xy”平面上的直径大约为1μm，在“z”方向的高度大约为10μm。
事实上，基于返回光束L3的信号强度，当由于信号强度高而检测到记录标记RM被记录在目标位置上时，光学信息记录和再现设备1识别出记录在目标位置上的信息是“1”，而当由于信号强度低而检测到记录标记RM没有记录在目标位置上时，光学信息记录和再现设备1识别出记录在目标位置上的信息是“0”，这使得能够读出记录在光学信息记录介质100上的信息。
在记录光束L2c的焦点的周围存在记录层101中光致聚合型的光致聚合物变质并且反射系数发生变化的部分，即，要局部地形成记录标记RM的部分。从而，在获得了通过物镜13进行的衍射极限的性能的情况下，当使物镜13的数值孔径(NA)更大时，光学信息记录和再现设备1可以形成小尺寸的记录标记RM，这样可以提高记录层101的记录密度。
另一方面，凭经验，在使用发光二极管(LED)而不是激光器作为初始化光源3的情况下，如图5C所示，会检测到比较弱的返回光束L3。图5C示出了接收光的结果，该结果是这样获得的：在初始化光学信息记录介质100时，使用绿色LED作为初始化光源3，光功率密度被设定为2mW/cm2，而初始化时间段被设定为60分钟，与图5B的情况类似地设定记录光束L2c和读取光束L2d。
在此情况下，从图5C显而易见地看出，获得了返回光束L3的强度弱而信噪比(SNR)不好的结果。
可以考虑这样的技术：其中，光学信息记录和再现设备1不初始化光学信息记录介质100，并且在记录信息时，通过向目标位置照射和会聚记录光束L2c以使单体光致聚合为聚合物，并使用记录光束L2c提高温度以使目标位置变质，从而形成记录标记RM。另一方面，由于记录条件在时间上和空间上变化，预料进行稳定的信息记录会变得困难。
以这种方式，可以确认，在根据第一实施例的光学信息记录介质100中，当执行使用激光束的初始化处理时，在使记录光束L2c被聚焦的部分，反射系数产生最显著的变化。
(1-3-4)多层记录时的再现
接下来，对于与图5B的情况类似地初始化的光学信息记录介质100，通过在“z”方向逐步地改变目标位置的位置，执行多层记录(体积记录)，并且测量来自各个记录标记RM的返回光束L3(即再现光)。
具体来说，使用光学信息记录和再现设备1，通过改变光学拾取器5在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置以便在三维方向上改变记录层101中的目标位置，从而在10层上以层的方式对记录标记RM进行记录。在此情况下，各个层(分别被称为“标记记录层”)中的“xy”平面中的记录标记RM之间的间隔被设定为5μm，而标记记录层之间的间隔被设定为30μm。
接着，使用光学信息记录和再现设备1，如此照射读取光束L2d，以便使其聚焦于光学信息记录介质100的各个标记记录层上，并检测返回光束L3。图7A到7C、图8A和8B分别示出了第一层(最接近基板102的一侧)、第三层、第五层、第七层、以及第九层中的返回光束L3的检测结果。
在图7A到7C、图8A和8B中，纵轴中表示信号强度，横轴中表示“x”方向的位置，并且分别示出了当在各个标记记录层中在“x”方向上移动读取光束L2d的焦点时信号强度的测量结果。
从图7A到7C、图8A和8B中显而易见地看出，在光学信息记录介质100中的从第一层到第十层的所有标记记录层中，显著地产生在形成了记录标记RM的部分和没有形成记录标记RM的部分(仅被初始化的部分)之间的信号强度的差。
即，在多层记录下在至少10层上配置标记记录层的情况下，光学信息记录和再现设备1可以通过检测记录在各个层上的记录标记RM作为具有充分必需的信号强度的返回光束L3，获得所需的再现信号，使得能够以高精确度检测是否存在记录标记RM，即，值“0”或值“1”中的哪一个被记录为信息。
(1-4)性能和效果
在上述的配置中，根据第一实施例的光学信息记录和再现设备1通过完全地或部分地从初始化光源3向光学信息记录介质100照射初始化光L1，预先初始化具有由光致聚合型的光致聚合物制成的记录层101的所述光学信息记录介质100。
接下来，光学信息记录和再现设备1将具有比较强的光强度的记录光束L2c会聚到光学信息记录介质100的记录层101中的目标位置，以对记录标记RM进行记录，然后，将具有比较弱的光强度的读取光束L2d会聚到目标位置，并接收由记录标记RM反射的具有充足的光量的返回光束L3。
从而，通过预先照射初始化光L1以初始化光学信息记录介质100的记录层101，光学信息记录和再现设备1可以可靠地对记录标记RM进行记录，并正确地读出记录标记RM。
在此情况下，通过作为初始化处理在由光致聚合型的光致聚合物制成的记录层101中产生光致反应，即，光致聚合反应、光致交联反应、或它们两者，光学信息记录和再现设备1可以使记录层101适合于形成记录标记RM，即，可以执行“记录信息的表面准备”。
此外，通过将记录光束L2c会聚到记录层101中的目标位置，以显著提高目标位置附近的温度，或者除了提高温度之外还持续照射光，光学信息记录和再现设备1可以使光致聚合型的光致聚合物变质(图4)。结果，能够形成高反射系数的记录标记RM以记录信息。
从而，当向光学信息记录介质100照射读取光束L2d时，光学信息记录和再现设备1可以检测到来自记录标记RM的与没有形成记录标记RM的部分即保持为初始化状态的部分相比非常强的返回光束L3。换句话说，光学信息记录和再现设备1可以从光学信息记录介质100获得SNR非常高的再现信号，使得能够准确而稳定地再现信息。
此外，在对于光学信息记录介质100在多个层上配置标记记录层的情况下，光学信息记录和再现设备1可以从各个层获得具有充分的SNR的再现信号，所述充分的SNR使得能够清楚地识别是否记录了记录标记RM(图7和图8)。
在此情况下，通过逐步地在“z”方向移动记录光束L2c的焦点(图1)，光学信息记录和再现设备1可以执行体积记录，在所述体积记录下，在记录层101中配置多个标记记录层。从而，对于光学信息记录介质100的记录层101，不必预先形成记录标记的各物理层，并且光致聚合型的光致聚合物必须均匀地存在于“z”方向(图2)，这使得与通过从金属压模向其中转录信号的树脂和反射涂层配置成的记录层在物理上分层的情况相比，能够容易地制造光学信息记录介质。
一般而言，当记录正类型“μ”全息图时，在光致聚合型的光致聚合物中形成全息图的光学信息记录和再现设备不执行初始化处理，并且通过在要记录信息的部分(即目标位置)上局部地形成光的干涉条纹，仅在干涉条纹的光强度强的部分产生光致反应，并作为全息图记录所述干涉条纹。
在正类型“μ”全息图的情况下，当再现信息时，由于当照射读取光时再现光从全息图返回，并且不从其他部分产生再现光，因此光学信息记录和再现设备可以识别值“0”或值“1”中的哪一个被记录为信息。
此外，在负类型“μ”全息图的情况下，光学信息记录和再现设备在光致聚合型的光致聚合物中的整个信息记录区域上形成光的干涉条纹，并记录所述干涉条纹以执行初始化处理，然后，通过局部地将光会聚到要记录信息的部分(即目标位置)，提高目标位置处的光致聚合型的光被聚合物的温度，并使该部分变质以局部地损坏全息图。
在负类型“μ”全息图的情况下，当再现信息时，由于当照射读取光时再现光从全息图返回，并且从全息图被损坏的部分几乎不返回再现光，因此光学信息记录和再现设备可以识别值“0”或值“1”中的哪一个被记录为信息。
另一方面，在光学信息记录和再现设备1中，与使用全息图的情况相比，用于正确地生成光的干涉条纹的非常高精度的伺服控制变得不再必要，使得配置简化。此外，在使用全息图的情况下，为了正确地鉴别信息的值“0”或值“1”，必需高度准确地调节光学信息记录介质中对于光的敏感性。另一方面，在本发明的情况下，此调节变得不再必要，使得制造光学信息记录介质100比较容易。
根据本发明的记录和再现信息的方式与使用正类型“μ”全息图的情况截然不同，其不同之处在于对光学信息记录介质执行初始化处理，与使用正类型“μ”全息图的情况相比有利之处在于，高精度的伺服控制变得不再必要，并且配置可以被简化。
此外，当与负类型“μ”全息图相比时，本发明是显著不同的，其不同之处在于，均匀地产生光致反应，即执行预固化，不同之处还在于，再现光不返回，但是从向其照射记录光以记录信息的部分返回强烈的再现光。特别是，与使用负类型“μ”全息图的情况相比，本发明的优点在于，在初始化处理时不必形成需要高级控制等的全息图，优点还在于，在初始化处理时以及在记录和再现处理时可以使用不同波长的光。
例如，在使用照射波长类似于记录光束L2c和读取光束L2d的波长的激光束的绿色激光器、蓝色激光器等等作为初始化光源3的情况下，一般而言，由于高输出是困难的，在初始化大面积时需要很长时间段的可能性比较高。另一方面，在根据本发明的光学信息记录和再现设备1中，在记录层101进行反应的波长范围中，由于可以使用能够进行高输出的激光器作为初始化光源3，因此，可以在比较短的时间段中初始化大的面积。
另一方面，有人建议了这样的技术：利用两光子吸收执行体积记录，对于该技术，可以稳定地记录信息的记录介质正在处于开发之中，如人们所不希望地那样，需要诸如飞秒激光器之类的单脉冲高功率激光器，产生了使光学信息记录和再现设备的配置复杂化的问题。
另一方面，使用半导体激光器等等，根据本发明的光学信息记录和再现设备1可以具有与没有被复杂化的一般光盘设备的配置类似的配置，并且可以实际地确认使用光学信息记录介质100稳定地记录和再现记录标记RM的处理。
此外，在使用体积全息图记录信息时，引发这样的问题：当进行多层记录时难以抑制介质噪声的生成，并且难以处理主要使用的光致聚合物介质(记录介质)，以及引发这样的问题：因为必须使用由多个像素组成的空间调制设备、图像传感器等等，光学信息记录和再现设备的配置变得复杂化。另一方面，根据本发明的光学信息记录和再现设备1，原理上不引发这些问题。
根据上述的配置，通过预先对具有由光致聚合型的光致聚合物制成的记录层101的光学信息记录介质100执行初始化处理，将具有比较强的光强度的记录光束L2c会聚到记录层101中的目标位置并提高其温度以将记录标记RM记录下来，然后，将具有比较弱的光强度的读取光束L2d会聚到目标位置，并接收由记录标记RM反射的具有充足的光量的返回光束L3，根据第一实施例的光学信息记录和再现设备1可以肯定地将记录标记RM记录下来，并可以稳定地读出记录标记RM。
(2)第二实施例
(2-1)光学信息记录和再现设备的配置
如图9所示，其各部分用与图1的对应的部分相同的附图标记来表示，根据第二实施例的光学信息记录和再现设备20完全由对应于控制单元2(图1)的控制单元21来进行控制。
此外，光学信息记录和再现设备20与光学信息记录和再现设备1(图1)具有几乎相同的配置。光学信息记录和再现设备20包括具有记录和再现光源22和物镜23的光学拾取器25，而非具有记录和再现光源10和物镜13的光学拾取器5，也不包括初始化光源3。
(2-2)光学信息记录介质的配置
另一方面，在第二实施例中，使用光学信息记录介质120，而非光学信息记录介质100。如图10A到10C所示，此光学信息记录介质120在基板122和123之间夹着隔板124。结果，在隔板124中的内部空间124A中形成记录层121。如此，光学信息记录介质120作为整体充当光致聚合物介质。
基板122和123与第一实施例中的基板102和103相同，由玻璃板形成，它们可以使光以高比率透射。基板122和123中的每一个分别具有方形板或矩形板的形式，其在“x”方向的长度“dx”和在“y”方向的长度“dy”分别大致设定为30到80mm，并且在“z”方向的厚度“t22”或“t23”大致设定为1.1mm。
隔板124由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂制成，其在“x”方向的长度“dx”和在“y”方向的长度“dy”分别根据基板122和123大致设定为30到80mm，并且在“z”方向的厚度“t21”大致设定为0.5mm。此外，如图10A所示，隔板124具有内部空间124A，其中，在“z”方向贯通了矩形形状的截面，换句话说，挖去了长方体形状的核心。
在图11所示的初始化设备80中，通过从初始化光源81照射的初始化光L21来初始化记录层121，其中在记录层121上，在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中，散布了稍后描述的液体材料M1。注意，对于初始化光源81，能够使用可以辐射充足的光功率的光源，如高压水银灯、高压金属卤化物灯、固态激光器，或半导体激光器、以及初始化光源3。
在记录层121中，均匀地散布了包括有机金属化合物或无机金属化合物的光致反应树脂。当在初始化之前的状态下照射光时，在照射了光的部分，执行记录层121中的光致反应树脂的光致聚合反应、光致交联反应，或这两种反应(即，光致反应)。结果，分子量增大；记录层121被硬化；并且折射率改变(下面称为“光致反应性”)。
具体来说，记录层121是由丙烯酸酯单体(p-枯基酚环氧乙烷添加丙烯酸酯，p-cumylphenol ethyleneoxide addition acrylic acidester)和氨基甲酸酯双功能丙烯酸酯低聚物(urethane bifunctionalacrylate olygomer)(重量比：40∶50)制成的有机金属化合物，其对于低聚物的重量比是2％，其中，混合了双(η-2，4-环戊二烯-1-基)-双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛(Chiba specialty chemicalsIRGACTURE[商标]-784，被称为Irg-784)，并在暗室内消泡(此后称为液体材料M1)，散布在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中，并被来自作为高压水银灯的初始化光源81的初始化光L21(波长：365nm，功率密度：30mW/cm2)照射60分钟。如此，以光学方式硬化了记录层121。
在此初始化处理中，在整个记录层121中，由于完全以与第一实施例中的初始化处理(预固化)相似的方式发生光致反应，因此发生其中的树脂的光致反应。结果，基于内部空间124A的形态，以薄的方形板或薄的矩形板的形状，形成记录层121。
从而，与用初始化光照射之前相比，记录层121的折射率完全改变。注意，当以光学方式硬化时记录层121几乎是透明的，并可以高比率透射照射的光。
光学信息记录介质120作为整体被形成为薄板，透射大部分光，其中，记录层121中的树脂通过初始化处理进行光致聚合、光致交联、或它们两者的反应，并在记录层121中包括少量的有机金属化合物。
(2-3)信息的记录和再现
接着，将说明第二实施例中的向光学信息记录介质120记录信息的方式，以及从光学信息记录介质120再现信息的方式。
当向光学信息记录介质120记录信息时，如图12A所示，光学信息记录和再现设备20将来自图9所示的记录和再现光源22的记录光束L22c会聚到记录层121的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备20控制图9所示的光学拾取器25在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置，并使图11A所示的记录光束L22c聚焦于记录层121中的作为目标的位置(即目标位置)。
具体来说，其中目标位置被设定为从记录层121表面深100μm的光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射由激光束构成的记录光L22c，其波长被设定为402nm，并且光功率被设定为20mW，通过数值孔径(NA)被设定为0.35的物镜23会聚此光，并照射到目标位置，以1秒作为照射时间。
如图12B所示，在再现信息时，光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射读取光束L22d，其波长与记录光束L22c相同，并且光功率被设定为200μW，并借助物镜23会聚到记录层121中的记录标记RM。
此时，读取光束L22d被记录标记RM反射，并成为返回光束L23。光学信息记录和再现设备20借助电荷耦合器件(CCD)的光接收元件15通过物镜23、分束器12等等来检测返回光束L23。
如图13A所示，类似于图5A所示的第一实施例，光接收元件15可以检测具有高亮度的返回光束L23。
考虑到通过记录光束L22c的会聚，记录层121中的目标位置附近的温度局部地升高，因此有机金属化合物发生热变化，变质，因此析出或凝集诸如氟化物或氧化物之类的金属化合物，或纯金属。
还考虑到在包含有机金属化合物的树脂的记录层121中，通过记录光束L2c的会聚而使温度局部地升高的部分发生变质，并且析出金属化合物或纯金属，使得折射率发生改变且反射系数提高。
以这种方式，在记录层121中的目标位置的附近，形成了具有反射系数与周围相比局部地变高的部分的记录标记RM，并记录了信息。请注意，难以在视觉上确认记录标记RM。
另一方面，如图13B所示，从未记录有记录标记RM的部分(即未记录的部分)检测到觉察不到的返回光束L23：当从光学信息记录介质120再现信息时，以与第一实施例相同的方式，光学信息记录和再现设备20的返回光束L23的检测到的强度根据是否存在记录标记RM而显著改变。
例如这示出了，光学信息记录和再现设备20可以通过使代码“0”或“1”对应于是否存在记录标记RM来向光学信息记录介质120记录信息，并且当再现信息时，可以高精确度检测记录标记RM当时是否记录在目标位置上，即，代码“0”或“1”中的哪一个被记录作为信息。
以这种方式，通过利用光学信息记录介质120使记录光束L22c对于包含有机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层121会聚，并提高温度，光学信息记录和再现设备20可以执行信息记录，其中，金属化合物或纯金属析出，以形成记录标记RM。此外，通过向记录标记RM照射读取光束L22d，光学信息记录和再现设备20可以执行信息再现，其中，检测具有高亮度的返回光束L23。
(2-4)多层记录中的再现
接着，与第一实施例的情况类似，对于光学信息记录介质120，通过在“z”方向逐步地改变目标位置的位置，执行多层记录(体积记录)，并且测量来自各个记录标记RM的返回光束L23(即再现光)。
具体来说，使用光学信息记录和再现设备20，通过改变光学拾取器25在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置以便在三维方向上改变记录层121中的目标位置，在12层上以层的方式对记录标记RM进行记录。在此情况下，标记记录层中的“xy”平面中的记录标记RM之间的间隔被设定为3μm，而标记记录层之间的间隔被设定为22.5μm。
接着，使用光学信息记录和再现设备20，如此照射读取光束L22d，以便使其聚焦于光学信息记录介质120的各个标记记录层上，并检测返回光束L23。具体来说，用于向光学信息记录介质120记录信息和从其中再现信息的记录光束L22c和读取光束L22d的波长被设定为405nm；记录光束L22c的光功率被设定为10mW；记录时间段被设定为2到5秒；读取光束L22d的光功率被设定为1mW；并且物镜23的NA被设定为0.35。
图14A和14B以及图15A和15B分别示出了第二层(最接近基板102的一侧)、第五层、第八层、以及第十一层中的返回光束L23的检测结果。
在图14A和14B以及图15A和15B中，类似于图7和8，纵轴中表示信号强度，横轴中表示“x”方向的位置，并且分别示出了当在各个标记记录层中在“x”方向上移动读取光束L22d的焦点时信号强度的测量结果。
从图14A和14B以及图15A和15B中显而易见地看出，在光学信息记录介质120中的从第一层到第十二层的所有标记记录层中，显著地产生在形成了记录标记RM的部分和没有形成记录标记RM的部分(仅被初始化的部分)之间的信号强度的差。
即，在通过光学信息记录和再现设备20在至少12层上配置标记记录层的情况下，光学信息记录介质120可以通过检测记录在各个层上的记录标记RM作为具有充分必需的信号强度的返回光束L23，获得所需的再现信号，这使得能够以高准确度检测是否存在记录标记RM，即值“0”或值“1”中的哪一个被记录为信息。
(2-5)性能和效果
在上述的配置中，根据第二实施例的光学信息记录和再现设备20通过对于包含有机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层121，将从记录和再现光源22发射的记录光束L22c会聚到目标位置并提高温度，在光学信息记录介质120中，在目标位置附近析出金属化合物或纯金属，提高反射系数，并形成记录标记RM。
此外，光学信息记录和再现设备20将具有比较弱的光强度的读取光束L22d会聚到记录层121中的记录标记RM，然后接收由记录标记RM反射的具有高亮度的返回光束L23。
从而，由于预先以光学方式对记录层121进行了硬化，因此光学信息记录介质120可以在之前完成了光致反应的状态下形成记录标记RM。
此外，由于构成记录层121的树脂包含有机金属化合物，因此光学信息记录介质120可以使光的反射系数在仍初始化的部分保持为较低，并可以通过会聚记录光束L22c、局部地提高温度、使树脂变质、并析出金属化合物或纯金属，来形成具有高反射系数的记录标记RM。
此时，由于已经完成了记录层121中的光致反应，因此光学信息记录介质120可以可靠地提高目标位置附近的温度，而不导致光致反应率的变化或由于光子模式的发生而产生的热传导率的变化。
以这种方式，光学信息记录介质120可以使有机金属化合物在记录层121中的目标位置附近可信地经加热而毁坏，以可靠地形成记录标记RM。
从而，当在再现信息时从光学信息记录和再现设备20照射读取光束L22d时，光学信息记录介质120可以检测来自形成了记录标记RM的部分的与没有形成记录标记RM的部分相比非常强的返回光束L23。换句话说，类似于根据第一实施例的光学信息记录介质100，光学信息记录介质120可以通过光学信息记录和再现设备20生成SNR非常高的再现信号，使得能够准确而稳定地再现信息。
此外，如图14A和14B以及图15A和15B所示，光学信息记录介质120可以使光学信息记录和再现设备20甚至在至少12层上的多层记录的情况下也能以高准确度检索是否存在每一层中记录的记录标记RM。
在通过使两种类型的光束彼此干涉以在记录介质中形成微小的全息图来记录信息的所谓的正类型“μ”全息图记录和再现设备中，由于其配置的复杂性，当进行记录和再现时有比较大的限制，特别是对于温度和湿度环境。因此，有不等同于已经普遍使用的CD介质、DVD介质或BD介质的限制。另一方面，在根据本发明的光学信息记录介质120中，与如此配置的光盘设备相比，光学信息记录和再现设备20的配置显著地简化，这在进行记录和再现时可以大幅降低所述限制，并能够稳定地记录和再现信息。
在上述的配置中，根据第二实施例的光学信息记录介质120对于包含有机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层121，通过利用光学信息记录和再现设备20将记录光束L22c会聚到目标位置并提高温度，可以在目标位置附近析出金属化合物或纯金属以形成提高了折射率的记录标记RM。此外，根据第二实施例的光学信息记录介质120通过检测从记录标记RM反射的具有充足的光量的返回光束L23，可以稳定地检索由记录标记RM是否存在来表示的信息。
(3)第三实施例
(3-1)光学信息记录和再现设备的配置
如图16所示，其各部分用与图1的对应部分相同的附图标记来表示，根据第三实施例的光学信息记录和再现设备30完全由对应于控制单元2(图1)的控制单元31来进行控制。
此外，光学信息记录和再现设备30与光学信息记录和再现设备1(图1)几乎具有相同的配置。光学信息记录和再现设备30包括具有记录和再现光源32以及物镜33的光学拾取器35，而非具有记录和再现光源10以及物镜13的光学拾取器5，并且不包括初始化光源3。
(3-2)光学信息记录介质的配置
在第三实施例中，使用了光学信息记录介质130而非光学信息记录介质100。如图17A和17B所示，光学信息记录介质130在基板132上提供了记录层131，并作为整体充当光致聚合物介质。
基板132由类似于第一实施例中的基板102和103的玻璃板形成，它可以使光以高比率透射通过，并具有方形板或矩形板的形式，其在“x”方向的长度“dx”和在“y”方向的长度“dy”分别大致设定为30到80mm，并且在“z”方向的厚度“t32”大致设定为0.6mm。
在制造阶段，在基板132上散布稍后将提及的液体材料M2。利用类似于第二实施例的图11所示的初始化设备80，通过从初始化光源81发射的初始化光L31来初始化记录层131。
具体来说，通过这样的方式制造记录层131：将作为有机金属化合物的Irg-784以1％的重量比混合到可通过紫外线固化的树脂(Sony chemical 06A32X-5)中，并在暗室内消泡(下面称为液体材料M2)，然后，使其以厚度“t31”为500μm的方式散布在基板132上，并通过从高压水银灯的初始化光源81照射初始化光L31(波长：365nm，功率密度：300mW/cm2)20秒钟，以光学方式进行硬化。
在此初始化处理中，在整个记录层131中，由于完全以与第一实施例中的初始化处理(预固化)相似的方式产生光致反应，所以内部地产生树脂的光致聚合反应或光致交联反应，或这两种反应。结果，与用初始化光照射之前相比，记录层131的折射率完全改变。注意，当以光学方式硬化时，记录层131几乎是透明的，并可以高比率透射照射的光。
类似于第二实施例中的光学信息记录介质120，光学信息记录介质130被作为整体形成为薄板，透射大部分光，其中，记录层131中的树脂进行光致反应，并在记录层131中包括少量的有机金属化合物。
(3-3)信息的记录和再现
接着，将说明第三实施例中的向光学信息记录介质130记录信息的方式，以及从光学信息记录介质130再现信息的方式。
当向光学信息记录介质130记录信息时，如图18A所示，光学信息记录和再现设备30将来自图16所示的记录和再现光源32的记录光束L32c会聚到记录层131的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备30控制图16所示的光学拾取器35在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置，并使图18A所示的记录光束L32c聚焦于记录层131中的作为目标的位置(即目标位置)上。
具体来说，其中目标位置被设定为从记录层131表面深100μm的光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射由波长被设定为402nm、光功率被设定为20mW的激光束构成的记录光束L32c，通过NA被设定为0.35的物镜33会聚此光，并照射到目标位置，以1秒作为照射时间。
在再现信息时，光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射读取光束L32d，其波长与记录光束L32c相同，其光功率是3mW，并借助物镜33会聚到记录层131中的记录标记RM上。
此时，读取光束L32d被记录标记RM反射，并成为返回光束L33。光学信息记录和再现设备30借助光接收元件15通过物镜33、分束器12等来检测返回光束L33。
如图19A所示，与图5A所示的第一实施例和图13A所示的第二实施例相似，光接收元件15可以检测到具有高亮度的返回光束L33。
考虑到通过记录光束L32c的会聚，记录层131中的目标位置附近的温度局部地升高，因此，有机金属化合物发生热变化且变质，以与记录层121相同的方式，金属化合物或纯金属析出，折射率发生变化，然后反射系数提高。
以这种方式，在记录层131中的目标位置的附近，以与第二实施例相同的方式，形成了其反射系数与周围相比局部地变高的记录标记RM，并记录了信息。请注意，难以在视觉上确认记录标记RM。
另一方面，如图19B所示，从记录标记RM没有被记录的部分(即未记录部分)检测到觉察不到的返回光束L33：当从光学信息记录介质130再现信息时，以与第一和第二实施例相同的方式，光学信息记录和再现设备30的返回光束L33的检测到的强度根据是否存在记录标记RM而显著改变。
以这种方式，通过利用光学信息记录介质130，对于包含有机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层131，使记录光束L32c会聚并且升高温度，光学信息记录和再现设备30可以执行信息记录，其中，金属化合物或纯金属析出，以形成记录标记RM。此外，通过向记录标记RM照射读取光束L32d，光学信息记录和再现设备30可以执行信息再现，其中，检测到具有高亮度的返回光束L33。
(3-4)与其他光学信息记录介质的比较
接下来，为了与光学信息记录介质130进行比较，在光学信息记录和再现设备30中，使用光学信息记录介质140执行信息的记录和再现。此光学信息记录介质140在基板132上提供记录层141，并作为整体充当光致聚合物介质。
在记录层141中，混合了可通过紫外线固化的树脂(Sonychemical 06A32X-5)，在暗室内消泡(下面称为液体材料M3)，然后以使其厚度“t31”为500μm的方式将其散布在基板132上，并通过从高压水银灯的初始化光源81照射初始化光L31(波长：365nm，功率密度：300mW/cm2)20秒钟，以光学方式对记录层141进行硬化。
在记录层141的可通过紫外线固化的树脂中包括了感知紫外线的波长的光致聚合引发剂。因此，记录层141在上述的条件下快速地以光学方式硬化。注意，记录层141中的光致聚合引发剂既不包含有机金属化合物，也不包含无机金属化合物。
接着，在光学信息记录和再现设备30中，使用光学信息记录介质140，以与上述的光学信息记录介质130相同的方式执行信息的记录和再现。
即，其中目标位置被设定为从记录层141表面深100μm的光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射由激光束构成的记录光束L32c，其波长被设定为402nm，光功率被设定为20mW，通过NA被设定为0.35的物镜33会聚此光，并照射到目标位置，以1秒作为照射时间。
在再现信息时，光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射读取光束L32d，其波长与记录光束L32c相同，其光功率是3mW，并借助物镜33会聚到记录层141中的目标位置。
然而，在此情况下，作为图20A所示的由光接收元件15接收光的结果，从目标位置获得了觉察不到的返回光束L33。此外，如图20B所示，还从目标位置即会聚了记录光束L32c的部分之外的位置获得觉察不到的返回光束L33。
从接收光的此结果可以发现，在光学信息记录介质140中没有形成有效的记录标记RM。
与光学信息记录介质130和140相比，认为记录标记RM的形成是由于通过记录光束L32c的加热使包含有机金属化合物或无机金属化合物的树脂变质而产生的。
由于上文所描述的原因，具有其中不包含有机金属化合物或无机金属化合物的记录层141的光学信息记录介质140对于光学信息记录和再现设备30，不能有效地作为信息的记录介质。
(3-5)操作和效果
在上述的配置中，根据第三实施例的光学信息记录和再现设备30通过对于包含有机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层131，将从记录和再现光源32发射的记录光束L32c会聚到目标位置并提高温度，在光学信息记录介质130中，在目标位置附近析出金属化合物或纯金属，提高反射系数，并形成记录标记RM。
此外，光学信息记录和再现设备30将具有比较弱的光强度的读取光束L32d会聚到光学信息记录介质的记录层131中的目标位置，然后，接收由记录标记RM反射的具有高亮度的返回光束L33。
从而，类似于第二实施例中的光学信息记录介质120，由于预先以光学方式对记录层131进行了硬化，光学信息记录介质130可以在先前已完成了光致反应的状态下形成记录标记RM。
此外，类似于光学信息记录介质130，由于构成记录层131的树脂包含有机金属化合物，因此光学信息记录介质130可以使光的反射系数在仍处于初始化的部分保持为低，并可以通过会聚记录光束L32c、局部地提高温度、使树脂变质、并析出金属化合物或纯金属，来形成具有高反射系数的记录标记RM。
此时，由于已经完成了记录层131中的光致反应，光学信息记录介质130可以可靠地提高目标位置附近的温度，而不导致光致反应率的变化或由于光子模式的发生而产生的热传导率的变化。
以这种方式，光学信息记录介质130可以使有机金属化合物在记录层131中的目标位置附近可信地经加热而毁坏，并可以可靠地形成记录标记RM。
从而，当在再现信息时从光学信息记录和再现设备30照射读取光束L32d时，光学信息记录介质130可以从记录标记RM检测到与没有形成记录标记RM的部分相比非常强的返回光束L33。换句话说，类似于第一实施例中的光学信息记录介质100，光学信息记录介质130可以通过光学信息记录和再现设备30生成SNR非常高的再现信号，这使得能够准确而稳定地再现信息。
在使用光学信息记录介质140用于进行比较的情况下，由于在既不包含有机金属化合物也不包含无机金属化合物的记录层141中没有形成有效的记录标记RM，因此发现，记录标记RM的形成肯定是通过对于有机金属化合物化合物或无机金属化合物会聚记录光束L32c而造成热破坏所导致的。
在上述的配置中，根据第三实施例的光学信息记录介质130通过对于包含有机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层131，利用光学信息记录和再现设备30将记录光束L32c会聚到目标位置并提高温度，可以在目标位置附近析出金属化合物或纯金属，以形成反射系数提高的记录标记RM。此外，根据第三实施例的光学信息记录介质130通过检测从记录标记RM反射的具有充足的光量的返回光束L33，可以稳定地检索由记录标记RM是否存在所表示的信息。
(4)第四实施例
(4-1)光学信息记录和再现设备的配置
在第四实施例中，由于光学信息记录和再现设备20的使用方式与第二实施例相同，将省略对其的说明。
(4-2)光学信息记录介质的配置
另一方面，在第四实施例中，使用了光学信息记录介质150而非光学信息记录介质120。光学信息记录介质150在基板122和123之间夹着隔板124。结果，在隔板124中的内部空间124A中形成记录层151。如此，光学信息记录介质作为整体充当光致聚合物介质。
在制造阶段，通过从如图11所示的初始化设备80中的初始化光源81照射的初始化光L51来初始化记录层151，在记录层151上，在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中散布了稍后提及的液体材料M4。
在记录层151中，以与第二实施例中的记录层121相同的方式，均匀地散布包括有机金属化合物或无机金属化合物的光致反应树脂。记录层151具有这样的属性：在初始化之前的状态下，在被光照射的区域中，分子量通过光致反应树脂的光致反应而增大，然后硬化，然后折射率相应地改变。
具体来说，通过这样的方式制造记录层151：将丙烯酸酯单体(p-枯基酚环氧乙烷添加丙烯酸酯，p-cumylphenol ethyleneoxideaddition acrylic acid ester)和氨基甲酸酯双功能丙烯酸酯低聚物(重量比：40∶60)；以及对于低聚物的重量比是1％的1-羟基-1-环己基苯酮(Irg-184)、和对于低聚物的重量比是1％、粒径是20nm或更小、作为无机金属化合物的TiO2/H2PtCl6(摩尔比：10∶1)进行混合，并在暗室内消泡(下面称为液体材料M4)，散布在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中，由来自作为高压水银灯的初始化光源81的初始化光L51(波长：365nm，功率密度：30mW/cm2)照射20秒钟，并以光学方式进行硬化。
在此初始化处理中，在整个记录层151中，由于完全以与第一实施例中的初始化处理(预固化)相似的方式产生光致反应，因此在内部产生树脂的光致聚合反应、光致交联反应、或这两种反应。结果，与通过初始化光照射之前相比，记录层151的折射率完全改变。注意，当以光学方式硬化时，记录层151几乎是透明的，并可以高比率透射照射的光。
光学信息记录介质150具有与第二实施例中的光学信息记录介质120部分类似的配置，并作为整体形成为薄板，透射大部分光，其中，记录层151中的树脂通过初始化处理进行光致反应，并在记录层151中包括少量的无机金属化合物。
(4-3)信息的记录和再现
接着，将说明第四实施例中的向光学信息记录介质150记录信息的方式，以及从光学信息记录介质150再现信息的方式。
注意，类似于第二实施例中的光学信息记录介质120，由于在制造阶段已通过以光学方式进行硬化而完成了对于光学信息记录介质150的根据第一实施例的初始化处理，因此，没有必要再次执行初始化处理。
当向光学信息记录介质150记录信息时，如图12A所示，光学信息记录和再现设备20将来自图9所示的记录和再现光源22的记录光束L52c会聚到记录层151的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备1控制图9所示的光学拾取器25在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向的位置，并使图12A所示的记录光束L52c聚焦于记录层151中的作为目标的位置(即目标位置)上。
具体来说，其中目标位置被设定为从记录层151表面深100μm的光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射由激光束构成的记录光L52c，其波长被设定为402nm，光功率被设定为20mW，通过NA被设定为0.35的物镜23会聚此光，并照射到目标位置，以2秒作为照射时间。
在再现信息时，光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射读取光束L52d，其波长与记录光束L52c相同，光功率是600μW，并借助物镜23会聚到记录层151中的记录标记RM。
此时，读取光束L52d被记录标记RM反射，并成为返回光束L53。光学信息记录和再现设备20借助光接收元件15通过物镜23、分束器12等等来检测返回光束L53。
如图21A所示，光接收元件15可以检测到类似于图5A所示的第一实施例和图13A所示的第二实施例的具有高亮度的返回光束L53。
另一方面，如图21B所示，从记录标记RM没有被记录的部分(即未记录部分)检测到觉察不到的返回光L53：当从光学信息记录介质150再现信息时，以与第一到第三实施例相同的方式，光学信息记录和再现设备20的返回光束L53的检测到的强度根据是否存在记录标记RM而显著改变。
以这种方式，通过利用光学信息记录介质150，对于包含无机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层151，使记录光束L52c会聚并提高温度，以与第一到第三实施例相同的方式，光学信息记录和再现设备20可以执行信息记录，其中，金属化合物或纯金属析出，以形成记录标记RM。此外，通过向光学信息记录介质150的记录标记RM照射读取光束L52d，光学信息记录和再现设备20可以执行信息再现，其中检测到具有高亮度的返回光束L53。
(4-4)操作和效果
在上述的配置中，根据第四实施例的光学信息记录和再现设备20通过对于光学信息记录介质150中的包含无机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层151，将从记录和再现光源22发射的记录光束L52c会聚到目标位置并提高温度，在目标位置附近析出金属化合物或纯金属，提高反射系数，并形成记录标记RM。
此外，光学信息记录和再现设备20将具有比较弱的光强度的读取光束L52d会聚到记录层151中的记录标记RM，然后接收由记录标记RM反射的具有高亮度的返回光束L53。
从而，类似于光学信息记录介质120，由于预先以光学方式对记录层151进行了硬化，因此光学信息记录介质150可以在先前完成了光致反应的状态下形成记录标记RM。当记录光束L52c被会聚到记录层151中的目标位置附近时，肯定地导致无机金属化合物的热破坏。从而，光学信息记录介质150可以析出淀金属化合物或纯金属，并局部地提高光的反射系数，即，形成记录标记RM。
由于这个原因，当由光学信息记录和再现设备20照射读取光束L22d时，光学信息记录介质150可以从记录标记RM检测到与没有形成记录标记RM的部分相比非常强的返回光束L53。换句话说，类似于第一实施例到第三实施例，光学信息记录介质150可以通过光学信息记录和再现设备20生成SNR非常高的再现信号，这使得能够准确而稳定地再现信息。
在上述的配置中，类似于第二和第三实施例，根据第四实施例的光学信息记录介质150通过利用光学信息记录和再现设备20，对于包含无机金属化合物并预先以光学方式进行了硬化的记录层151，将记录光束L52c会聚到目标位置并提高温度，可以在目标位置附近析出金属化合物或纯金属，以形成反射系数提高的记录标记RM。此外，根据第四实施例的光学信息记录介质150通过检测从记录标记RM反射的具有充足的光量的返回光束L53，可以稳定地检索由记录标记RM是否存在来表示的信息。
(5)其他实施例
在上述的实施例中，通过包括自由基致聚合化合物的光致聚合树脂和包括有机金属化合物、无机金属化合物或这两者的光致聚合引发剂来配置光学信息记录介质120、130和150的记录层121、131、以及151，然而，本发明不限于此，也可以通过其他化合物来配置记录层121、131、以及151。
作为配置记录层121、131、以及151的光致聚合树脂的组成材料，一般而言，考虑可以进行光致聚合的化合物，除此之外，也可以使用执行光致聚合的粘结剂聚合物、低聚物、引发剂，此外，还可根据需要，添加增感染料。
作为可以进行光致聚合的化合物，主要有丙烯酸、丙烯酸酯、以及酰胺丙烯酸酯的衍生物，以及苯乙烯和乙烯基萘的衍生物等等，它们是在自由基致聚合反应中使用的单体。此外，还可以采用其中在氨基甲酸酯结构中包括丙烯酸单体的化合物。
此外，作为上述的单体，可以使用其中氢原子被替换为卤素原子的衍生物。
另一方面，作为根据需要添加的粘结剂成份，有乙二醇、丙三醇及其衍生物；多羟基醇、邻苯二甲酸酯及其衍生物；萘二羧酸及其衍生物；磷酸酯及其衍生物；脂肪酸二酯及其衍生物，它们是可以用作增塑剂的化合物。
此外，作为引发剂类型的光致聚合引发剂，除了双(2，4-环戊二烯-l-基)双[2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(Ciba SpecialtyChemicals Irg-784)之外，还有2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-l-on、2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1，1-羟基环己基-苯基-甲酮，它们是用于自由基致聚合的有机化合物。作为此时使用的光致聚合引发剂，需要可以在记录信息之后在后处理中任意分解的化合物。
此外，作为增感染料，有花青素类型的染料、香豆素类型的染料，以及喹啉类型的染料。
此外，在上述的第一实施例中，在初始化处理(图3A)中，作为平行光的初始化光L1照射到光学信息记录介质100，然而，本发明不限于此，作为扩散光或会聚光的初始化光L1也可以照射到光学信息记录介质100。这也适用于第二到第四实施例中的初始化光源81。
此外，在上述的第一实施例中，用于初始化光学信息记录介质100的初始化光L1、向光学信息记录介质100记录信息的记录光束L2c、以及从光学信息记录介质100再现信息的读取光束L2d的波长被统一为532nm，然而，本发明不限于此，也可以使用这样的配置：其中，记录光束L2c和读取光束L2d的波长是统一的，初始化光L1的波长被设定得与它们不同，或者也可以使用这样的配置：其中初始化光L1、记录光束L2c、以及读取光束L2d的波长被设定得彼此不同。
在此情况下，希望初始化光L1具有适用于在配置记录层101的光致聚合型的光致聚合物中的光化学反应时的敏感性的波长，而记录光束L2c具有由于热传导而提高温度或可以容易地吸收光束的波长，而读取光束L2d具有可以获得最高分辨率的波长。此时，希望根据记录光束L2c和读取光束L2d的波长对物镜13(图1)的NA等等进行任意调节，此外，在记录信息和再现信息时，可以切换使用对于记录光束L2c和读取光束L2d优化的两个物镜。
此外，对于配置记录层101的光致聚合型的光致聚合物，可以任意地调节其成分等等，以便在初始化光L1、记录光束L2c、以及读取光束L2d的波长的组合下可以获得最想要的特性。
此外，在第二到第四实施例中，从记录和再现光源22和32发射的记录光束L22c、L32c、和L52c，以及读取光束L22d、L32d、和L52d的波长被设定为402nm，然而，也可以使用其他波长，以便记录层121、131、和151中的目标位置附近的有机金属化合物或无机金属化合物经加热被有效地毁坏，以适当地生成记录标记RM。
此外，在上述的第一实施例中，分别从光学信息记录介质100的基板102侧照射初始化光L1、记录光束L2c，以及读取光束L2d，然而，本发明不限于此，并可以从任何一侧照射相应的光或者光束，诸如从基板103侧照射初始化光L1。这也适用于第二到第四实施例中的初始化光源81。
此外，在上述的第一实施例中，记录层101的厚度“t1”(图2)被大致设定为0.3mm，标记记录层中的记录标记RM之间的间隔被设定为3μm，而标记记录层之间的间隔被大致设定为15μm，并且17层重叠在一起，然而，本发明不限于此，记录层101的厚度“t1”可以大致设定为1.0mm，标记记录层中的记录标记RM之间的间隔可以设定为5μm，标记记录层之间的间隔可以大致设定为20μm，可以有50层重叠在一起，即，可以根据记录层101的厚度“t1”、在记录层101中形成的记录标记RM的尺寸、光致聚合型的光致聚合物的各种光学特性、物镜13的光学特性等等，任意地调节相应各值。
此外，在上文所描述的第二到第四实施例中，记录层121、131和151形成记录标记RM，然而，本发明不限于此，类似于第一实施例，通过适当地改变“xy”平面内的目标位置，形成记录标记RM在平面中对准的标记记录层。此外，通过逐渐地改变目标位置在“z”方向的位置(即，从表面的深度)，多层次地形成记录标记。在此情况下，根据要形成的层的数量，适当地调节记录层121、131以及151的厚度“t21”和“t31”。
此外，在上述的第一实施例中，光学信息记录介质100被固定在台4上，并且通过在“x”方向、“y”方向、以及“z”方向上移动光学拾取器5，通过将记录层101中的任意位置设定为目标位置，来形成记录标记RM，然而，本发明不限于此，通过将光学信息记录介质100配置成诸如压缩盘(CD)或数字通用盘(DVD)之类的光盘，通过驱动以旋转光盘并在“x”方向和“z”方向移动光学拾取器5，可以记录和再现信息。在此情况下，希望在基板102和记录层101的边界处形成凹槽或坑构成的轨道，以执行寻轨控制、聚焦控制等等。这也适用于第二到第四实施例中的初始化光源81。
此外，在上述的实施例中，光学信息记录介质100的记录层101具有方形板或矩形板的形式，其一边大致设定为30到80mm，其厚度“t1”大致设定为0.3到1.0mm，然而，本发明不限于此，也可以采用任意的尺寸，或者可以采用各种尺寸的诸如长方体或盘之类的各种外形。在此情况下，希望将记录光束L2c和读取光束L2d的透射系数等等考虑在内来确定“z”方向的厚度“t1”。这也适用于第二到第四实施例。
从而，基板102和103的外形不局限于方形板或矩形板，可以根据记录层101的外形来采用各种外形。此外，基板102和103的材料不局限于玻璃，并可以是聚碳酸酯等等，可以采用任何材料，只要初始化光L1、记录光束L2c、读取光束L2d，以及返回光束L3可以较高的透射系数透射即可。此外，在只使用记录层101本身就可以获得所需的强度的情况下，也可以从光学信息记录介质100中省略基板102和103。这也适用于第二到第四实施例。
此外，在上述的实施例中，通过记录层121、131、以及151作为记录层来配置光学信息记录介质120、130、和150，然而，本发明不限于此，也可以通过其他各种配置的记录层来构成光学信息记录介质。
本发明可以应用于向/从诸如光盘之类的记录介质记录/再现诸如视频内容、音频内容等等之类的大量信息的光盘设备。
那些本领域技术人员应该理解，可以根据设计要求及其他因素，进行各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在所附的权利要求或其等同物的范围内。

Claims (14)

1.一种由包含有机金属化合物的具有光致反应性的树脂制成的光学信息记录介质，所述光学信息记录介质具有记录层，在该记录层上，向所述光学信息记录介质照射预定的初始化光时产生光致反应，然后所述树脂被硬化，在此之后，在记录信息时，当预定的记录光会聚到所述光学信息记录介质上，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述有机金属化合物变质时，形成记录标记，而在再现信息时，基于根据照射的预定的读取光的返回光，再现所述信息。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，
当照射所述初始化光时，所述记录层通过光致反应变硬，所述记录层的所述有机金属化合物通过所述初始化光以光化学方式改变。
3.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层中的所述有机金属化合物通过所述记录光以光化学方式改变。
4.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，
在记录信息时，所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述有机金属化合物通过光化学反应、热化学反应或这两种反应变质。
5.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：所述有机金属化合物通过所述初始化光变质为金属化合物，在记录信息时，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述金属化合物通过光化学反应或热化学反应进一步变质。
6.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：在记录信息时，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述有机金属化合物通过光化学反应或热化学反应借助热扩散或凝集而析出。
7.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：所述有机金属化合物通过所述初始化光变质为金属化合物，在记录信息时，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述金属化合物通过光化学反应或热化学反应借助热扩散或凝集而析出。
8.一种由包含无机金属化合物的具有光致反应性的树脂制成的光学信息记录介质，所述光学信息记录介质具有记录层，在该记录层上，向所述光学信息记录介质照射预定的初始化光时产生光致反应，然后所述树脂被硬化，在此之后，在记录信息时，当预定的记录光会聚到所述光学信息记录介质上，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述无机金属化合物变质时，形成记录标记，而在再现信息时，基于根据照射的预定的读取光的返回光，再现所述信息。
9.根据权利要求8所述的光学信息记录介质，其中，
当照射所述初始化光时，所述记录层通过光致反应变硬，所述记录层的所述无机金属化合物通过所述初始化光以光化学方式改变。
10.根据权利要求8所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层中的所述无机金属化合物通过所述记录光以光化学方式改变。
11.根据权利要求8所述的光学信息记录介质，其中，
在记录信息时，所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述无机金属化合物通过光化学反应、热化学反应或这两种反应变质。
12.根据权利要求8所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：所述无机金属化合物通过所述初始化光变质为金属化合物，在记录信息时，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述金属化合物通过光化学反应或热化学反应进一步变质。
13.根据权利要求8所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：在记录信息时，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述无机金属化合物通过光化学反应或热化学反应借助热扩散或凝集而析出。
14.根据权利要求8所述的光学信息记录介质，其中，
所述记录层以这样的方式形成所述记录标记：所述无机金属化合物通过所述初始化光变质为金属化合物，在记录信息时，所述光学信息记录介质在所述记录光的焦点附近的温度升高，并且所述金属化合物通过光化学反应或热化学反应借助热扩散或凝集而析出。
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